TEMPERATURABSENKUNG BEI DER

ASPHALTVERARBEITUNG

Christian Strecke Straßenbautechnik II

Übersicht

Definition von Niedrigtemperaturasphalt Vorteile Wirkungsweise Verschiedene Zusätze Asphaltarten Fazit

Allgemeine Informationen

Niedrigtemperaturashphalte wurden in Deutschland entwickelt!

Seit Mai 2006 wird die Verwendung durch das „Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt“ der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) geregelt.

Definition

Temperaturreduzierte Asphalte/Niedrigtemperaturasphalte

=

Asphalte, die mit einer Temperatur von 20°C - 30°C unter den derzeit üblichen Temperaturen hergestellt und verarbeitet werden

Vorteile (chemisch)

Reduktion der CO2-Emissionen

Reduktion von Stickoxiden und flüchtigen organischen Bestandteilen (während des Mischvorganges)

Verminderung von Dämpfen und Aerosolen aus dem Bitumen während des Einbaus Reduzierung von 10°C sorgt für eine Reduzierung dieser Emissionen von bis zu 50%! (Verbesserung des Arbeitsschutzes)

Expositionsdaten für Walzasphalt

Arbeitsbereich Konventionell,160-180°C95%-Werte

Abgesenkte TemperaturCa. 130°C95%-Werte

Fertigerfahrer 6,5 mg/m3 3,6 mg/m3

Bohlenführer 10,4 mg/m3 5,1 mg/m3

Expositionsdaten für Gussasphalt

Arbeitsbereich Konventionell, 140-250°C95%-Werte

Abgesenkte Temperatur,Ca. 130°C95%-Werte

Abfüller, Handeinbau

28,2 mg/m3 11,1 mg/m3

Glätter, Handeinbau 35,8 mg/m3 9,8 mg/m3

Abfüller, maschinell 59,8 mg/m3 6,8 mg/m3

Bohlenführer, maschinell

35,8 mg/m3 9,5 mg/m3

Glätter, maschinell 10,9 mg/m3 1,6 mg/m3

Vorteile (technisch)

Energieeinsparung (9 kWh pro Tonne Asphaltmischgut bei einer Reduzierung von 30°C)

Erleichterter Einbau bei widrigen Witterungsverhältnissen

Geringere thermische Alterung des Bindemittels

Schnellere Verkehrsfreigabe (großer Vorteil bei Projekten mit kurzem Zeitfenster)

Vorteile (technisch)

Beispiel: Erneuerung von Landebahnen auf Flughäfen

Vorteile (technisch)

Beispiel: Erneuerung von Straßendecken auf stark befahrenen Autobahnen

(nachts)

Grundprinzip

Zusätze bewirken im Verarbeitungstemperaturbereicheine Absenkung der Bindemittel- und Asphaltmischgutviskosität, die wiederum eine Reduzierung der Temperatur beim Mischen, Einbauen und Verdichten des Asphaltmischgutes oder eine bessere Verarbeitbarkeit ermöglicht

Mögliche Zusätze

Viskositätsveränderte Bindemittel

Viskositätsverändernde organische Zusätze

Viskositätsverändernde mineralische Zusätze

Viskositätsveränderte Bindemittel

Bindemittel, die durch geeignete Zusätze in ihren Eigenschaften so verändert worden sind, dass die Misch- und Einbautemperaturen abgesenkt werden können (auch Fertigprodukte genannt)

Sie bestehen aus Straßenbaubitumen oder Polymermodifizierten Bitumen und viskositätsverändernden organischen Zusätzen

Viskositätsveränderte Bindemittel

Fertigprodukte werden in speziellen Aufbereitungsanlagen produziert und gebrauchsfertig ausgeliefert

So wird eine homogene Verteilung des Zusatzes im Bindemittel gewährleistet

Viskositätsverändernde organische Zusätze

Stoffe, die das Bindemittel in ihren Eigenschaften so verändern, dass die Misch- und Einbautemperaturen abgesenkt werden können

Sie werden zur Herstellung von viskositätsveränderten Bindemitteln verwendet oder direkt bei der Asphaltmischgutherstellung in einem zusätzlichem Arbeitsschritt eingearbeitet

Viskositätsverändernde organische Zusätze

Viskositätsminderung wird bei Asphalttemperaturen unter dem Erstarrungspunkt des Zusatzes wieder aufgehoben oder der Effekt kehrt sich sogar um, d.h. die Steifigkeit des Bindemittels im Asphalt ist dann wieder genauso hoch oder sogar höher als bei einem vergleichbaren herkömmlichen Bindemittel

Dadurch ergibt sich ein höherer Beitrag des Bindemittels zur Verformungsbeständigkeit des Asphaltes

Viskositätsverändernde organische Zusätze

Grundsätzliche Unterteilung in 3 Gruppen

Fischer-Tropsch-Wachse Fettsäureamide Montanwachse

Fischer-Tropsch-Wachse

Fischer-Tropsch-Paraffine sind langkettige, aliphatische Kohlenwasserstoffe, die mit der Fischer-Tropsch-Synthese in einem katalytischen Hochdruckverfahren aus dem Synthesegas (CO und H2) gewonnen werden

Fischer-Tropsch-Wachse

Vereinfacht gesagt:

Die Kettenlänge dieser Wachse unterscheidet sich von der Kettenlänge erdöleigener Paraffine (Bitumen)

Daher andere Eigenschaften: Fischer-Tropsch-Paraffine sind oberhalb von

115°C vollständig löslich in Bitumen, vermischen sich durch Rühren homogen und senken dessen Viskosität im flüssigen Zustand

Beim Abkühlen bilden sich Kristalle im Bitumen, die die Verformungsbeständigkeit und Stabilität des Asphaltes erhöhen

Fettsäureamide

langkettige, aliphatische Kohlenwasserstoffe, die synthetisch hergestellt werden

Oberhalb von 140°C-145°C vollständig lösbar in Bitumen und senken dessen Viskosität im flüssigen Zustand

Funktionsweise genau wie bei Fischer-Tropsch-Wachsen

Temperaturbereich unterscheidet sich

Montanwachse

Werden bei der Braunkohleverarbeitung gewonnen und bestehen aus höher molekularen Kohlenwasserstoffen mit einem Schmelzbereich zwischen 80°C und 125°C

Funktionsweise und Vorteile wie bei Fischer-Tropsch-Wachsen und Fettsäureamiden

Viskositätsverändernde mineralische Zusätze

Mineralstoffkomponente (Zeolith), die der Asphaltmischung während des Herstellprozesses zugegeben wird und die physikalisch oder chemisch gebundenes Wasser enthält(z.B. Kristallwasser), sodass die Misch-und Einbautemperaturen abgesenkt werden können

Zeolithe

Gerüstsilikate mit lockerer Struktur, die im Inneren Fremdmoleküle aufnehmen und wieder abgeben können ohne ihre Form zu ändern

Werden in der Chemie als strukturselektive Katalysatoren benutzt, die je nach Porengröße verschiedene Reaktionen auslösen

Im Straßenbau werden nur A-Typ-Zeolithe benutzt, die nur mit Wasser reagieren können

Das aufgenommene Wasser wird reversibel zwischen 70°C und 220°C abgegeben

Wirkungsweise Zeolithe

Zeolithe werden während des Mischvorgangs mit dem Füller hinzugegeben

Durch die Erwärmung auf die Mischguttemperatur wird das gebundene Wasser langsam an das Bitumen abgegeben (durch mikrofeine Dampfblasen)

Durch das Wasser wird die Verarbeitungsviskosität stark herabgesetzt

Beim Abkühlen des Asphalts und des Bindemittels kondensieren die mikrofeinen Dampfbläschen und das Mischgut besitzt wieder seine ursprünglichen Eigenschaften

Zeolith verbessert die Verarbeitbarkeit, hat aber keinen Einfluss auf die Eigenschaften des im Mischgut verwendeten Bindemittels

Asphaltsorten

Walzasphalte Viskositätsveränderte Bindemittel Viskositätsverändernde organische Zusätze Viskositätsverändernde mineralische

Zusätze

Gussasphalte Viskositätsveränderte Bindemittel Viskositätsverändernde organische Zusätze

Zu beachten bei Walzasphalt

Transportzeit sollte möglichst gering sein Aufgrund des kleinen Arbeitsfensters ist eine

besonders effektive Einbautechnologie erforderlich Gleichmäßige Einbaugeschwindigkeit Ständige Temperaturkontrolle Schnelle Verdichtung und gutes

Verdichtungsmanagement (Verdichtungszeitfenster verringert!)

Zu beachten bei Gussasphalt

Schneller und optimierter Transport Zeitfenster für Bearbeitung der Oberfläche ist

kleiner Kurze Transportwege vom Kessel zur

Einbaustelle Trockene Unterlage Vorwärmen möglicher Anschlussstellen Schnelles und zeitnahes Abreiben und Abstreuen Abstreumaterial soll vorgewärmt sein Schnelle Abkühlung in Randbereichen

berücksichtigen

Richtwerte für Temperaturen bei temperaturabgesenkten Asphalten

Asphaltart Asphaltsorte Richtwert für Asphaltmischgut-temperatur bei der Herstellung

Richtwert für Asphaltmischgut-temperatur an der Einbaubohle

Walzasphalt

70/10050/7030/4525/55-5510/40-65

130 bis 150°130 bis 150°140 bis 160°140 bis 160°150 bis 170°C

Mindestens 120°CMindestens 120°CMindestens 130°CMindestens 130°CMindestens 140°C

Gussasphalt

20/30 30/45 25/55-55 10/40-65

210 bis 230°C 200 bis 230°C 210 bis 230°C 210 bis 230°C

Mindestens 210°CHöchstens 230°CMindestens 200°CHöchstens 230°CMindestens 210°CHöchstens 230°CMindestens 210°CHöchstens 230°C

Fazit Niedrigtemperaturasphalte

Viele entscheidende Vorteile Auch Wiederverwertung/Recycling

problemlos möglich Positive Ergebnisse auf Probestrecken in

Zeiträumen bis zu 10 Jahren

Niedrigtemperaturasphalten gehört die Zukunft

Danke für die Aufmerksamkeit

Fragen?

Quellenangaben

http://www.bast.de/nn_42746/DE/Aufgaben/abteilung-s/referat-s3/temperaturreduzierter-asphalt/asphalt.html

http://www.thomas-gruppe.de/naturstein-asphalt/produkte-dienstleistungen/asphalt/niedrigtemperaturasphalt/?type=di

http://www.asphalt.de/media/exe/134/c773c33a550a0fb325b42ca50226f1e7/temperaturabgesenkte_asphalte.pdf

Merkblatt für Temperaturabsenkung von Asphalt (Ausgabe 2011)